WF-Projekt WaldFIT

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Klimafitte Wälder: Herkunftswahl und Pflanzverfahren

Titel (englisch)

Climate-smart forests: provenance selection and planting methods

Abstrakt (englisch)

Increasing the adaptive capacity of forests is key for improving the resilience of forest ecosystems towards growing climate change risks. Artificial regeneration is expected to play an even more important role due to i) the increasing frequency and severity of large-scale disturbances, and ii) the implementation of assisted migration and gene flow measures to adapt future forests to the expected future climate. As a consequence the demand for forest reproductive material (FRM, seeds and plants) are expected to increase. Questions such as - Which native and non-native FRM can be used in the future?, Which planting methods facilitate tree establishment? - are among those most important. The use of state-of-the-art methodologies of provenance research, genetics, genomics, metabolomics, plant physiology, but also new analyses of already established provenance trials, will significantly contribute to answering these questions in this project.
Specific project´s aims, structured in 8 working packages (WP), are:
Norway spruce (Picea abies)
WP1: Identification and establishment of provenance trials with provenances harbouring large adaptation potential and originating from East and South-East Europe.
WP2: Exploration of terpenoids as fingerprint tools to discriminate drought-tolerant provenances
Sycamore maple (Acer pseudoplatanus):
WP3: Testing of SE European and Austrian provenances and establishment of new provenance trials in Austria to examine their future suitability for climate-smart forests
Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii):
WP4: Testing of a broader range of provenances (also from S Oregon and California, and European seed orchards) across a wide range of locations including middle and higher altitudes to improve provenance recommendations
WP5: Assessment of seed origin of Austrian seed stands and testing their offspring for genetic diversity and adaptability
Non-native species
WP6: Collection and analysis of existing records on plantings with non-native tree species in Austria, their assembly in a database and additional surveys to develop cultivation recommendations and further research strategies for their use
Non-native & native species
WP7: Determining the suitability of hydrogels for increasing the establishment rate of tree plantings on marginally dry sites, considering effects of tree species, geology, exposures, and planting period
Finally, WP8 will coordinate and facilitate the public outreach activities of the WPs.

Schlagwörter (deutsch)

Fichte, Douglasie, Ahorn, forstliches Vermehrungsgut, Genetik, neue Technologien der Herkunftsforschung, Pflanzverfahren, Hydrogele, genetische Variation, Herkunftsversuche, genetische Inventur von Saatguterntebeständen

Projektleitung

Marcela van Loo

Forschungseinrichtung

Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus, Kooperationsplattform Forst Holz Papier, Österreichische Bundesforste AG, AgroBiogel GmbH

Projektnummer

101658

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Gesamtziel des Projekts ist es, Optionen auszuloten, um die Klimafitness zukünftiger Wälder in Österreich zu erhöhen. Um dies zu erreichen, werden für heimische Waldbaumarten Herkünfte auf ihre Anpassungsfähigkeit im Feld, aber auch mithilfe genetischer und genomischer Ansätze geprüft. Für die nicht-heimische Douglasie wird ein breites Spektrum von Herkünften getestet und noch zusätzlich die Qualität und genetische Vielfalt von Vermehrungsgut aus österreichischen Saatgutquellen untersucht. Ferner sollen bisherige Pflanzungen mit nicht-heimischen Waldbaumarten umfassend dokumentiert, ihre Wachstumsreaktionen auf Klima- und Wetterereignisse untersucht werden und die Information in Anbauempfehlungen einfließen. Ein weiterer Ansatz, um die Klimafitness zukünftiger Wälder zu erhöhen besteht darin, den Anwuchserfolg von Aufforstungen zu erhöhen. Deshalb wird im Projekt der Einsatz von Hydrogelen als Mittel zur Verbesserung des Wasserhaushalts an Standorten mit geringer Wasserversorgung bei fünf häufigen Waldbaumarten erforscht.
AP1
Langfristiges Ziel des AP1 ist es, für die Baumart Fichte wertvolle, aber nicht-heimische genetische Ressourcen als solche zu erkennen und für die Saatgutversorgung in Österreich nachhaltig zu sichern. Dazu werden Fichtenbestände im Karpatenbogen und Balkanareal mit einer hohen Anpassungsfähigkeit, sowie auch Bestände der Fichte von extremen Standorten am südlichen Arealrand des natürlichen Vorkommens dieser Baumart selektiert. Unmittelbares Ziel ist es, ein Netzwerk aus verschiedenen Forstbetrieben zu bilden, in denen die zu überprüfenden Fichtenherkünfte (mindestens 12) angebaut worden sind. Da für jede zu prüfende Herkunft eine ausreichende Menge an Saatgut, welches über Jahrzehnte lagerfähig ist, im Rahmen des Vorhabens eingelagert wird, besteht zudem die Möglichkeit entsprechende Saatgutbestände mit dem geeigneten ausländischen Material zu begründen.
AP2
Das wesentliche Ziel des AP2 ist es, Fichtenherkünfte aus einem möglichst großen Teil des Verbreitungsgebiets dieser Baumart auf Unterschiede bei der Trockentoleranz hin zu prüfen. Ferner sollen Terpenoidprofile mit der genetischen Struktur der Populationen verglichen werden. Der Vergleich soll dazu führen, dass die Herkünfte mit dem besten Potenzial mittels RNA-Seq- und Terpenoidanalysen untersucht werden. Die Transkriptome dieser Herkünfte sollen auf Variation in Bezug auf Trockenstressreaktion überprüft und Terpenoide mit einer Rolle bei der Trockenstressreaktion identifiziert werden. Als Ergebnis soll ein Set von Biomarkern und Metaboliten beschrieben werden, die mit Trockentoleranz bei den am besten angepassten Herkünften assoziiert sind. Ein wichtiges Ziel von AP2 besteht darin, SNP-Marker zu entdecken, die mit Trockentoleranz assoziiert sind. Schließlich sollen die Ergebnisse mittels Überprüfung von Terpenoiden, Biomarkern und SNPs in existierenden Populationen in der Natur validiert werden.
AP3
Im AP3 wird ein ähnlicher Ansatz wie im AP1 verfolgt. Da für den Bergahorn kaum Anbauempfehlungen aus Feldversuchen vorliegen, sollen Versuchsanbauten zusammen mit der Forstpraxis angelegt werden. Ziel von AP3 ist die Anlage von zumindest drei Herkunftsversuchen mit der Baumart Bergahorn, auf denen sowohl zehn österreichische Plantagenherkünfte aber insbesondere auch Herkünfte aus Südosteuropa gepflanzt werden sollen. Aus dieser Region sollen etwa zehn Herkünfte identifiziert und vor Ort beerntet werden. Die Pflanzenanzucht erfolgt im Versuchsgarten Tulln, die Anlage und Auspflanzung auf geeigneten Versuchsflächen von Partnerbetrieben (mittlere Lagen) soll bereits im zweiten Halbjahr 2022 erfolgen. Langfristiges Ziel ist es, sowohl für die zehn österreichischen Bergahorn-Samenplantagen, als auch für eine Anzahl von Herkünften aus Südosteuropa die künftige Anbaueignung in Österreich abzuleiten.
AP4
Ziel des AP4 ist die Anlage von mindestens drei neuen Herkunftsversuchen der Douglasie. Dabei soll einerseits ein breiteres Spektrum an Herkünften getestet werden, wobei insbesondere Herkünfte aus dem südlichen Oregon und Kalifornien aber gleichzeitig auch Samenplantagen aus Frankreich geprüft werden. Einige der neu anzulegenden Herkunftsversuchsflächen sollen auf Standorten in mittleren und höheren Lagen etabliert werden, um die in Zukunft für die Douglasie möglicherweise geänderte Standorteignung besser zu verstehen und konkrete Empfehlungen dafür abgeben zu können.
AP5
Ziel des AP5 ist es, Saatgutquellen der Douglasie in Österreich aus genetischer Sicht zu beurteilen. Einerseits soll die Herkunft von Erntebeständen und Samenplantagenklonen angesprochen werden. Andererseits wird untersucht, ob Nachkommen aus Erntebeständen und Samenplantagen, über eine ausreichend hohe genetische Vielfalt und Anpassungsfähigkeit verfügen. Konkret soll geprüft werden, welchen Einfluss die Größe und Isolation eines Bestandes auf die genetische Vielfalt der Nachkommen ausübt, unter welchen Bedingungen es zu Inzucht in der nächsten Generation kommen kann, und wie sich Vermehrungsgut zwischen Beständen und der Plantage aus genetischer Sicht unterscheidet. Zur Quantifizierung der genetischen Variation werden molekulare Marker angewendet. Nachkommenschaftsprüfungen und Saatgutüberprüfung dienen zur Erfassung anpassungsrelevanter Merkmale.
AP6
Das wesentliche Ziel von AP6 ist die Erfassung und Analyse von bestehenden Anpflanzungen nicht-heimischer Baumarten in ganz Österreich. Dabei sollen folgende Teilziele erreicht werden: 1) Erstellung einer Datenbank solcher Anpflanzungen. 2) Analyse der Datenbank (u.a. Baumart, Lage und Flächengröße der Aufforstungen, verwendete Herkünfte) als Basis für nachfolgende Felderhebungen. 3) Erhebung der bestehenden Aufforstungen: Aufnahmen von Wachstum, waldbaulicher Behandlung, auffälligen Schäden, ggf. Bohrkern- und genetische Analysen, Standortscharakterisierung. 4) Verschneidung der Daten mit Klimadaten und Datenauswertung im Hinblick auf die Eignung der Baumarten, der Wachstum etc. 5) Ableitung von Anbauempfehlungen sowie der Entwicklung einer weiterführenden Forschungsstrategie.
AP7
Trotz der Erfolge mit Naturverjüngung von Waldbeständen werden in Österreich jährlich Millionen von Setzlingen gepflanzt. Deren Anwuchserfolg ist insbesondere auf marginalen Standorten (z.B. Südexposition, geringe Bodenmächtigkeit, lehmige Substrate und daher oft im Frühjahr oder Sommer wasserlimitiert) begrenzt. Dies führt zu hohen Kosten für Ersatzpflanzungen bzw. zu unzureichend bestockten Beständen. AP7 untersucht daher die Eignung von neuartigen Hydrogelen zur Verbessung des Anwuchserfolgs und der Vitalität von wurzelnackten Setzlingen unter realen Bedingungen. Die Berücksichtigung von drei unterschiedliche Wuchsgebieten, fünf häufigen Baumarten, kontrastierenden Expositionen und Pflanzzeitpunkten erlaubt detaillierte Empfehlungen zum zukünftigen Einsatz von Hydrogelen bei der Wiederbewaldung von Störungsflächen und zum Waldumbaumanagement in Österreich und angrenzender Regionen.

Praxisrelevanz

In Hinblick auf den Klimawandel und die waldbaulichen Planungen wird derzeit die Einbringung von neuen Baumarten diskutiert und auch propagiert. Viele dieser Baumarten müssen allerdings erst einmal in Anbauversuchen gründlich untersucht werden, um ihre Anbaueignung auch eindeutig nachweisen zu können. Davon abgesehen sind die ökologischen Auswirkungen auf die vorhandene Biozönose ebenso noch weitestgehend unbekannt, einige dieser Baumarten werden bereits jetzt als invasive Neophyten eingestuft, wie z.B. der Götterbaum. Viel aussichtsreicher und ökologisch verträglicher ist die Verwendung von weiteren Herkünften von Baumarten, die entweder heimisch sind oder von denen die Anbaueignung bereits bekannt ist und die an die kommenden Klimabedingungen besser angepasst sind, als die derzeit vorhandenen Bestände. Die im beantragten Forschungsprojekt erarbeiteten Grundlagen und Empfehlungen haben daher eine sehr wichtige Funktion um auch entsprechend qualitatives und genetisch-vielfältiges, an den jeweiligen Standort angepasstes Vermehrungsgut für Fichte, Douglasie, und Bergahorn zur Verfügung stellen zu können, die Möglichkeit der praxisnahen Verwertung der Forschungsergebnisse ist daher als sehr hoch einzustufen.
Neben der Verwendung von stress-tolerantem Pflanzmaterial bieten angepasste Pflanzverfahren eine weitere Möglichkeit zumindest den Anwuchserfolg von Setzlingen während Trockenperioden zu erhöhen. Bislang wurden oft wurzelnackte Pflanzen während Frühjahrspflanzungen gesetzt. Eine systematische Evaluierung von variierenden Pflanzmethoden hat jedoch bislang kaum stattgefunden. Hierzu gehören der Einsatz von Bodenzuschlagsstoffen und eine Veränderung der Pflanzperiode vom Frühjahr in den Herbst. Abhängig von den Witterungsbedingungen und der lokalen Bodenwasserspeicherfähigkeit können beide Maßnahmen zu einem verminderten Trockenstress während der wichtigen Anwachsphase führen. Eine Herbstpflanzung könnte sich vor vor Allem positiv hinsichtlich der immer häufiger auftretenden Frühjahrstrockenheiten auswirken, während Hydrogele das gespeicherte Wasser ganzjährig während niederschlagslosen Perioden an die Setzlinge abgeben können. Sollten sich eine oder andere Kombination der Pflanzmaßnahmen positiv auf den Anwuchserfolg der Setzlinge auswirken, hat dies mehrere Implikationen. Die Forstwirtschaft kann von einer Effizienzsteigerung bei der Wiederbewaldung von Störungsflächen profitieren. Rascher wiederbewaldete Flächen verlieren zudem weniger Kohlenstoff durch verstärke Bodenrespiration und sind weniger anfällig für Bodenerosion. Entwickelte Wurzelsysteme bieten einen wirksamen Schutz vor Hangrutschungen.